칼 던지기 잘하려면 수학은 필수지!
서커스를 배우려 하는가? 내가 가장 잘하는 건 고리를 통과하는 것이지만, 칼 던지기도 꽤 잘하지. 난 수학을 이용해 철저히 계산하고 던지거든. 먼저 기본부터 확실히 하자고. 내가 알렉스에게 칼을 던지긴 했지만, 절대 그러면 안 돼! 언제라도 사람이나 동물을 향해서 칼을 던지는 건 아주 위험한 일이야.
서커스뿐만 아니라 무술에서도 칼 던지기를 볼 수 있다. 사람이 던지다 보니 생각보다 그리 멀리 나가지 않고, 빠르지도 않아 위력이 크지는 않다. 하지만 몇 번을 회전하며 날아간 칼이 사람을 피해 정확히 과녁에 꼽히는 모습엔 박수가 절로 나온다.
칼은 보통 칼날 부분과 손잡이 부분으로 나뉘는데, 칼이 표적이나 과녁에 꼽히려면 당연히 칼날 부분이 먼저 닿아야 한다. 그러니 속도나 중력뿐만 아니라 칼의 회전도 함께 고려해야 한다.
이 때 칼이 한 바퀴 회전하는 거리는 오직 던지는 팔의 길이에 따라 결정된다. 던지는 속도나 힘에는 영향을 받지 않는 것이다. 다음과 같이 증명할 수 있다.
예를 들어 팔 길이가 1m일 때, 표적을 맞추려면 약 6.28m 앞에서 던져야 칼이 한 바퀴 된 뒤 칼끝이 표적에 닿는다. 따라서 팔 길이와 던지는 방법에 따라 표적을 맞추는 거리가 달라진다. 간단한 수학만 알면 더 정확하게 표적을 맞출 수 있는 것이다.
안전하게 동물대포를 쏘는 비법은?
난 말 많은 얼룩말 마티. 이번엔 새로 사귄 물개 스테파노와 함께 인간 대포, 아니 동물 대포에 도전하지. 조금 위험해 보이지만, 안전장치만
제대로 하면 괜찮을 것 같아.
일반 대포가 화약을 사용하는 것과 달리, 서커스에 등장하는 인간 대포는 스프링이나 압축공기를 사용해 사람을 쏘아 올린다. 화약을 사용하기도 하지만, 실제 대포처럼 보이게 하는 효과를 위한 것일 뿐이다.
인간대포 세계신기록은 2011년 3월 10일 미국의 데이비스 스미스 주니어가 이탈리아 밀라노에서 세웠다. 무려 59.05m를 날아갔으며, 최고 23m 높이까지 올라갔다. 이 때 최고속도는 시속 120km에 달했다.
이렇게 빠르게 쏘아 올리면 내려올 때도 어마어마한 속도로 내려오기 때문에 잘 착륙하는 것이 중요하다. 보통 도착할 곳을 정확히 계산해 그 위치에 그물이나 공기 튜브를 깔아놓아 안전하게 내려올 수 있도록 돕는다.
대포로 쏘아올린 포탄이 도착하는 지점(탄착점)을 구하기 위해서는 속도와 가속도, 그리고 발사각도, 중력과 같은 조건을 고려해야 한다. 여기에 지형, 대기 상하층에 부는 바람의 차이는 물론, 먼 거리로 쏘아올릴 때는 지구의 자전에 따른 힘인 ‘전향력’까지 고려해야 한다. 따라서 탄착점을 구하기 위해서는 복잡한 고등수학이 필요하다.
목숨이 오가는 긴박한 전장에서 탄착점을 빠르게 계산하기 위해 수학이 발전하기도 했다. 또 수학자들은 이런 복잡한 계산을 간단히 하기 위해 표를 만들었다. 덕분에 병사들은 수학을 잘 몰라도 쉽게 탄착점을 알게 됐다.
줄타기, 무게중심과 회전관성만 알면 쉬워!
나는 기린 멜만과 함께 줄타기를 하지. 난 무거워서 그런지, 무게중심이 낮아 줄을 잘 타. 그런데 멜만은 키가 커서 그런지 잘하지 못하네. 하지만 친구 좋다는 게 뭐겠어? 이럴 때 내가 가르쳐 줘야지. 함께 배워 볼래?
줄타기에서는 무게중심이 중요하다. 무게중심이 정확히 줄 위에 있어야 똑바로 서 있을 수 있다. 몸이 좌우로 흔들리면 무게중심도 함께 흔들려 줄에서 떨어질 위험이 커진다.
무게중심은 낮을수록 안정적이다. 보통 사람은 무게중심이 배꼽 근처에 있는데, 이 지점에서 내린 수직선이 발 사이에 위치해야 쓰러지지 않는다. 줄타기 하는 사람은 종종 긴 막대를 들고 줄을 탄다. 보통 허리 아래로 막대를 드는데, 무게 중심을 낮추는 효과를 얻기 위해서다.
막대를 드는 것은 무게중심을 낮추는 효과 이외에도 회전관성을 높이는 효과가 있다. 관성은 물체에 작용하는 힘이 0일 때 운동의 상태를 유지하려는 경향을 말한다. 회전하는 물체도 이런 관성이 있는데, 이를 회전관성이라고 한다. 회전관성은 물체의 생김새, 더 정확히 말해 물체의 회전축에서 가장 바깥쪽까지의 질량의 분포에 따라 결정된다. 질량이 축으로부터 먼 곳까지 분포해 있을수록 회전관성이 커진다.
줄을 타며 팔을 벌리거나 막대를 드는 이유도 회전관성을 크게 하기 위해서다. 회전하지 않는 상태에서 회전관성이 커지면, 정지된 상태를 그대로 유지하려고 해 안정적으로 줄을 탈 수 있다.
피겨스케이팅 선수들도 이런 원리를 이용하고 있다. 선수들은 빙판 위에서 팔을 펴고 서서히 회전을 시작하다가 점프하면서는 팔을 최대한 몸쪽으로 붙인다. 이렇게 하면 회전 관성이 작아져 몸이 빠르게 돈다. 반대로 착지할 때는 팔과 다리를 펴 회전 관성을 늘린다. 그러면 속도가 줄어들기 때문에 몸의 중심을 잡아 다음 동작으로 자연스럽게 넘어갈 수 있다.
진자의 원리를 알아야 공중그네를 타지!
공중그네는 서커스에서 가장 큰 재미를 주지. 두 사람이 서로 다른 공중 그네를 타다 손을 맞잡는 묘기는 정말 손에 땀을 쥐게 한다고. 하지만 이 때 주의할 점이 있어. 바로 공중그네의 길이야. 그네의 길이를 잘 조절하지 않으면 두 사람이 서로 만나지 못해 사고가 날 수 있거든.
거대한 진화 실험장, 마다가스카 카멜레온과 바오밥나무의 천국
마다가스카 섬은 지구에서 4번째로 큰 섬이다. 넓이는 58만 7041km²에 달해 한반도의 2.7배나 크다. 섬이라는 특성 때문에 마다가스카에는 다른 대륙에서는 볼 수 없는 독특한 동·식물들이 많이 살고 있다. 마다가스카에는 사자나 얼룩말, 하마와 같은 커다란 포유동물이 살지 않는 대신, ‘아이아이’, ‘마우스여우원숭이’와 같은 100여 종에 달하는 여우원숭이들과 ‘포사’라고 불리는 몽구스에서 진화한 동물이 주로 살고 있다. 그래서 영화 <;마다카스카>; 1편에서 ‘킹 줄리엔’을 비롯한 여우원숭이들이 평소 볼 수 없었던 대형 포유동물인 사자와 하마 등을 보고 놀랐던 것이다.
영화 <;마다가스카>;에는 다양한 여우원숭이가 잘 표현돼 있다. 여우원숭이들의 왕 ‘킹 줄리엔’은 호랑이꼬리여우원숭이고, 눈이 크고 귀여운 모트는 ‘마우스여우원숭이’다. 영화에서는 모두 함께 사는 것처럼 나왔지만, 실제로는 먹이와 습성에 따라 따로 떨어져 산다.
마다가스카에는 260종이 넘는 파충류도 있는데, 90% 이상이 이 섬에만 사는 고유종이다. 뱀, 도마뱀, 악어 등도 이 곳의 환경에 맞게 오랜 시
간 진화해 특이한 생김새를 지니게 됐다.
카멜레온은 마다가스카의 대표적 동물이다. 세계에서 가장 작은 카멜레온이 있는 등 전 세계 카멜레온 종의 절반인 75종이 마다가스카에 몰려 있다.
게코도마뱀도 마다가스카에서는 독특하게 진화했다. 큰나무잎꼬리게코도마뱀은 꼬리와 머리를 세우고 ‘꽥꽥’ 소리를 지른다. 그리고 눈꺼풀
이 없어 혀로 눈알에 묻은 먼지를 닦는 독특한 습성을 지녔다.
마다가스카에서는 바오밥나무도 많이 자란다. 어린왕자에 나와 유명해진 바오밥나무는 전세계 8종 중 6종이 마다가스카에 있다. 이 밖에도 마다가스카에 독특한 동·식물들이 많이 살고 있다.
뗏목 타고 온 여우원숭이와 수렴 진화한 포사
마다가스카 섬은 아프리카에서 400km 떨어져 있다. 이 섬은 원래 오스트레일리아, 인도, 아프리카 대륙 등과 함께 ‘곤드와나’라는 대륙의 일부였지만 1억 4000만 년 전 지층이 이동하면서 호주 대륙과 떨어졌다. 또 아프리카와는 약 8000만 년 전에 떨어졌다.
공룡이 멸망한 뒤 큰 동물은 죽고 곤충과 파충류, 양서류들만 살았던 이 섬에 여우원숭이가 들어온 것은 약 5590만 년 전이었다. 배도 없고 날개도 없던 여우원숭이들은 통나무를 타고 서울과 부산 사이의 거리인 400km의 바다를 건넜다. 아프리카에서 태풍이 휘몰아치면 나무가 뽑히고, 각종 식물들이 엉켜 자연적으로 뗏목이 만들어진다. 우연히 이 뗏목을 탄 여우원숭이들이 해류를 타고 마다가스카에 도착한 것이다.
과학자들은 여우원숭이들의 DNA를 분석해, 모두 12마리의 여우원숭이가 처음으로 도착했다는 걸 알아 냈다. 또한 오랜 시간에 걸쳐 이 여우원숭이들이 마다가스카 곳곳의 환경에 적응하며 100여 종으로 진화했다는 것도 밝혀 냈다.
영화 <;마다가스카>;에서 여우원숭이를 잡아먹는 포악한 동물로 나온 ‘포사’는 발톱이나 수염 등이 고양이과 동물을 닮았다. 하지만 포사는 호랑이, 사자, 고양이가 속해 있는 고양이과의 동물이 아닌 몽구스과의 동물이다. 여우원숭이처럼 아프리카에서 건너온 이들은 다른 몽구
스과 동물들과 다르게 나무도 잘 타는 등 고양이과 동물과 매우 비슷하게 진화했다.
포사와 같이 진화한 동물을 ‘수렴진화’했다고 말하는데, 이는 조상이 다른 두 생물이 환경에 적응하며 비슷한 외모를 갖게 되는 현상을 말한다. 포사는 여우원숭이들을 잡아먹기 위해 고양이과 동물의 생김새를 갖추게 된 것이다. 이렇듯 마다가스카의 생물은 오랜 기간 다른 대륙과 떨어져 독특하게 진화했다.
